CN102064331A

CN102064331A - 碱性锌二氧化锰电池

Info

Publication number: CN102064331A
Application number: CN 201010575619
Authority: CN
Inventors: 金成昌; 唐录
Original assignee: Suzhou University
Current assignee: Suzhou University
Priority date: 2010-12-07
Filing date: 2010-12-07
Publication date: 2011-05-18

Abstract

本发明公开了一种碱性锌二氧化锰电池，以二氧化锰为正极，锌膏为负极，氢氧化钾水溶液为电解质。其特征在于所述负极添加金属氧化物有机复合导电乳。该电池有效改善负极低电位大电流放电极化，提高电池高功率放电性能，又能有效避免电池小电流放电性能衰减，且适应现代大规模高速碱锰电池生产线需要。

Description

碱性锌二氧化锰电池

技术领域

本发明属于碱性锌二氧化锰电池研发技术领域，具体涉及一种大电流放电极化受抑的具有高输出特性的锌负极及其碱性电池。

背景技术

碱性锌二氧化锰电池在大电流重负荷放电工作的情况下，负极极化严重，导致电池高功率放分少，用于数码相机、电子闪光灯、数字影音播放器等小型高功耗电器时放电性能不佳。已提出的解决办法包括使用粒度分布更细、活性更高的锌粉，提高电池负极锌粉颗粒含量等。使用粒度分布更细、活性更高的锌粉时，存在负极析气量增加，电池漏液风险增大，储存性能下降等问题，且在电池制造过程中，更细的锌粉引起锌膏粘度大大增加和锌膏的析液分层，电池生产作业困难，电池大批量生产的一致性下降；提高负极锌率，虽然有利于电池高功率放电，但存在电池电解液含量下降，负极放电平台，特别是小电流放电平台缩短，电池在传统电器上应用性能下降的问题。同时，高锌含量的负极仍然存在锌膏流动性不良，电池生产作业过程中易引起锌膏注入机堵塞，严重影响生产效率，不适应大规模高速生产线的问题。开发大电流放电性能提高而低功耗传统电器应用性能不变或进一步改善，且适应现代大规模高速生产线需要的碱锰电池，是该领域技术上不断追求的目标。

发明内容

本发明通过在锌膏中添加金属氧化物有机复合导电乳，由于该复合导电乳能显著改善锌粉放电过程中颗粒与颗粒之间的电接触特性，使电极在放电过程中由于锌粉颗粒的不断反应而造成的电极导电能力下降得到抑制，电极极化大大减弱，电池放电能力显著提高。并且，该导电乳在使得锌颗粒之间的电接触增加的同时，能起到分散和润滑锌颗粒的作用，避免既往技术提高锌率带来的锌膏流动性不良，高速大规模生产应用困难的问题。

本发明的目的在于提供一种既能有效改善负极低电位大电流放电极化，提高电池高功率放电性能，又能有效避免电池小电流放电性能衰减，且适应现代大规模高速碱锰电池生产线需要的碱锰电池技术解决方案。该方案锌膏具有优良的流动性，适应现代碱锰电池大规模高速生产线运转的要求。

本发明提供的技术方案是：

一种碱性锌二氧化锰电池，以二氧化锰为正极，以锌膏为负极，以，氢氧化钾水溶液为电解质，其特征在于所述负极内添加金属氧化物有机复合导电乳。所述导电乳系一种商业化产品，产自上海协尔化学公司，其成分不详，其产品系列为SD系列，型号有SD301，SD251，SD201，SD181和SD161，均符合本发明的要求。

优选的，所述复合导电乳的用量为锌膏总量的1％-20％。

优选的，所述复合导电乳的用量为锌膏总量的5％-15％。

优选的，所述复合导电乳的用量为锌膏总量的8％-12％。

该复合导电乳可以预先同调制锌膏所需的电解液混合，搅拌均匀后再向其中加入锌粉和其它需要的添加物形成的混合物，经真空搅拌形成锌膏，供电池负极装配工序使用。

该复合导电乳也可以预先同调制锌膏所需的凝胶电解液混合，搅拌均匀后再向其中加入锌粉，经真空搅拌均匀后形成锌膏，供电池负极装配工序使用。

相对于现有技术中的方案，本发明的优点是：

本发明在锌膏中使用了金属氧化物有机复合导电乳，使负极放电过程中的极化显著减小，负极放电曲线更平坦，有效放电平台更长。优选的，该复合导电乳的用量占锌膏总量的1％-20％，优选5％-15％，更优选8％-12％。

本发明得到的电池大电流放电性能显著提高。以LR6电池为例，在20±2℃下，以1500mw2s，650mw28s，5min/h，24h/d放电制式放电至电池电压1.05伏止，放电持续时间是普通LR6商品电池的2-2.6倍。

本发明革新了锌膏调制工艺，本发明得到的电池锌膏流动性优良，能适应200-600只/分钟的高速碱锰电池生产线电池装配需要。

附图说明

下面结合附图及实施例对本发明作进一步描述：

图1为LR6电池320m A恒流放电过程中负极电位随时间的变化曲线。

具体实施方式

以下结合具体实施例对上述方案做进一步说明。应理解，这些实施例是用于说明本发明而不限于限制本发明的范围。实施例中采用的实施条件可以根据具体厂家的条件做进一步调整，未注明的实施条件通常为常规实验中的条件。

实施例1 锌粉120克，聚丙烯酸钠粉1.0克，氧化铟粉0.05克均匀混合后备用；将20克复合导电乳液加入41克含ZnO 2％，KOH 32％的水溶液中，搅拌均匀后将前述锌粉混合物在搅拌下缓慢加入，继续搅拌至形成均一的粘稠状锌膏，在-0.07MPa真空条件下继续搅拌10-15分钟，脱除锌膏中可能存在的气泡后备用。

以重量比15∶1混合EMD和石墨粉，再以粉液比23∶1的比例加入含40％KOH水溶液搅拌均匀。经压片、造粒、筛分、成型制成正极环，装入电池钢壳后插入隔离管，注入电解液、锌膏，密封制成LR6型电池。

在20+2℃条件下，以1500mw2s，650mw28s，5min/h，24h/d，终止电压1.05V的放电制式及10Ω，24h/d，终止电压0.9v的放电制式对电池进行放电，结果如表1所示。

实施例2：

锌粉120克，氧化铟粉0.05克均匀混合后备用；聚丙烯酸钠粉1.0克，均匀分散于ZnO 1％，KOH 32％的水溶液41克中，制成凝胶状电解液。将20克复合导电乳液加入中，搅拌均匀后将前述锌粉混合物在搅拌下缓慢加入，继续搅拌至形成均一的粘稠状锌膏，在-0.07MPa真空条件下继续搅拌10-15分钟，脱除锌膏中可能存在的气泡后备用。

以实施例1的方式制作LR6电池，并在同样的放电条件和制式下对电池电性能进行测试，结果汇集记录于表1。

实施例3：

锌粉120克，聚丙烯酸钠粉1.0克，氧化铟粉0.05克均匀混合后备用；将20克复合导电乳液加入41克含ZnO 2％，KOH 32％的水溶液中，搅拌均匀后将前述锌粉混合物在搅拌下缓慢加入，继续搅拌至形成均一的粘稠状锌膏，在-0.07MPa真空条件下继续搅拌10-15分钟，脱除锌膏中可能存在的气泡后备用。

实施例4：

锌粉120克，聚丙烯酸钠粉1.01克，氧化铟粉0.03克均匀混合后备用；将25克复合导电乳液加入36克含ZnO 2％，KOH 32％的水溶液中，搅拌均匀后将前述锌粉混合物在搅拌下缓慢加入，继续搅拌至形成均一的粘稠状锌膏，在-0.07MPa真空条件下继续搅拌10-15分钟，脱除锌膏中可能存在的气泡后备用。

实施例5：

锌粉120克，聚丙烯酸钠粉1.01克，氧化铟粉0.05克均匀混合后备用；将15克复合导电乳液加入46克含ZnO 2％，KOH 32％的水溶液中，搅拌均匀后将前述锌粉混合物在搅拌下缓慢加入，继续搅拌至形成均一的粘稠状锌膏，在-0.07MPa真空条件下继续搅拌10-15分钟，脱除锌膏中可能存在的气泡后备用。

表1电池电性能进行测试结果

其中对比例1～3采用市售商品LR6电池，按不同品牌标记为对比例1、对比例2和对比例3，按实施例1的放电制式放电，结果汇总于表1。

本发明采用现有电化学工作站恒流320毫安放电，附图1为添加和未添加导电乳电池320毫安恒流放电电势时间曲线。由图可知，添加和未添加导电乳电池在放电过程中负极极化的显著差别，可以直观表明添加导电乳的电池减小极化，延长负极放电平台。

上述实例只为说明本发明的技术构思及特点，其目的在于让熟悉此项技术的人是能够了解本发明的内容并据以实施，并不能以此限制本发明的保护范围。凡根据本发明精神实质所做的等效变换或修饰，都应涵盖在本发明的保护范围之内。

Claims

1.一种碱性锌二氧化锰电池，以二氧化锰为正极，以锌膏为负极，以，氢氧化钾水溶液为电解质，其特征在于所述负极内添加金属氧化物有机复合导电乳。

2.根据权利要求1所述的碱性锌二氧化锰电池，其特征在于所述复合导电乳的用量为锌膏总量的1％-20％。

3.根据权利要求1所述的碱性锌二氧化锰电池，其特征在于所述复合导电乳的用量为锌膏总量的5％-15％。

4.根据权利要求1所述的碱性锌二氧化锰电池，其特征在于所述复合导电乳的用量为锌膏总量的8％-12％。